Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP
Größere Ballungsräume, Groß- und Megastädte, weisen weltweit im Jahresdurchschnitt um ca. ein bis zwei Kelvin höhere Temperaturen als das unbebaute Umland auf. Je nach Größe des Siedlungsraums können die Unterschiede bis zu 10 K betragen, wodurch der Begriff »Urban Heat Island« geprägt wurde. Wesentliche Merkmale des urbanen Wärmehaushalts sind verdichtete städtische Strukturen, welche einerseits eine größere wärmeübertragende Fläche und andererseits eine höhere thermische Speichermasse darstellen. Durch die vermehrte Freisetzung von Abgasen, welche u. a. thermische Strahlung absorbieren, wird auch die Möglichkeit zur Wärmeabgabe durch Strahlung verringert. Weiterhin verhindert eine starke Flächenversiegelung die Versickerung von Niederschlägen und in Folge dessen die Verdunstung von Wasser, welche das Stadtklima positiv beeinflussen würde. Insbesondere in längeren Hitzeperioden können diese Effekte zu einer verstärkten Unbehaglichkeit oder gar zu einer Gesundheitsbelastung führen.
Während an bestehenden Gebäuden kaum Maßnahmen getroffen werden können, berücksichtigen bei Neubauten einige Zertifizierungsverfahren inzwischen Bauwerksoberflächen, welche sich aufgrund günstiger strahlungstechnischer Eigenschaften unter Sonneneinstrahlung deutlich geringer erwärmen. Ein anderer Ansatz ist die Entsiegelung von Verkehrsflächen, welcher jedoch aufgrund funktioneller Anforderungen beim Befahren rasch Grenzen gesetzt sind.
Im Rahmen eines vom BMWi geförderten Verbundvorhabens wurde vom Fraunhofer IBP in Kooperation mit der Bundesanstalt für Materialprüfung (BAM) und Industriepartnern ein neuartiges Steinkonzept entwickelt.
Die Grundidee besteht darin, in den Pflasterstein einen Wasserspeicher zu integrieren. Das dort eingelagerte Wasser wird bei hochsommerlichen Randbedingungen bei Bedarf an die Steinoberfläche transportiert und kühlt durch die aufgenommene Verdunstungsenthalpie die Steinoberfläche ab. So soll einerseits eine mögliche Wärmeeinlagerung in die Betonschicht gleich bei der Entstehung verhindert werden, welche in den Abendstunden und nachts die erforderliche Auskühlung oft stark abschwächt. Andererseits wird das Behaglichkeitsempfinden bei der Nutzung und beim Aufenthalt in der Nähe versiegelter Flächen signifikant verbessert, da beim Energietransport durch Strahlung die Temperaturdifferenz zwischen den Oberflächen (Pflaster/Passant) in vierter Potenz einfließt.
Erste Messungen hatten gezeigt, dass je nach Randbedingungen eine Temperaturminderung in der Größenordnung von zehn Kelvin realistisch erscheint, was näherungsweise dem Temperaturunterschied zwischen einer trockenen Betonoberfläche und einer Grasfläche zur Mittagszeit entspricht.